Epitaksial qatlam epitaksial jarayon orqali gofretda o'stirilgan o'ziga xos yagona kristalli plyonka bo'lib, substrat gofreti va epitaksial plyonka epitaksial gofret deb ataladi. Supero'tkazuvchi kremniy karbid substratida silikon karbid epitaksial qatlamini o'stirish orqali kremniy karbid bir hil epitaksial gofretni Schottky diodlari, MOSFETs, IGBTs va boshqa quvvat qurilmalariga tayyorlash mumkin, ular orasida 4H-SiC substrati eng ko'p qo'llaniladi.
Silikon karbid quvvat qurilmasi va an'anaviy kremniy quvvat moslamasining turli xil ishlab chiqarish jarayoni tufayli uni to'g'ridan-to'g'ri silikon karbidli bitta kristalli materialda ishlab chiqarish mumkin emas. Supero'tkazuvchi monokristalli substratda qo'shimcha yuqori sifatli epitaksial materiallar o'stirilishi kerak va epitaksial qatlamda turli xil qurilmalar ishlab chiqarilishi kerak. Shuning uchun epitaksial qatlamning sifati qurilmaning ishlashiga katta ta'sir ko'rsatadi. Turli quvvat qurilmalarining ish faoliyatini yaxshilash epitaksial qatlam qalinligi, doping kontsentratsiyasi va nuqsonlar uchun ham yuqori talablarni qo'yadi.
ANJIR. 1. Doping kontsentratsiyasi va unipolyar qurilmaning epitaksial qatlamining qalinligi va blokirovkalash kuchlanishi o'rtasidagi bog'liqlik
SIC epitaksial qatlamini tayyorlash usullari asosan bug'lanish o'sishi usuli, suyuq fazali epitaksial o'sish (LPE), molekulyar nur epitaksial o'sishi (MBE) va kimyoviy bug 'birikishi (CVD) ni o'z ichiga oladi. Hozirgi vaqtda kimyoviy bug'larni cho'ktirish (CVD) fabrikalarda keng ko'lamli ishlab chiqarish uchun qo'llaniladigan asosiy usul hisoblanadi.
| Tayyorlash usuli | Jarayonning afzalliklari | Jarayonning kamchiliklari |
|
Suyuq fazali epitaksial o'sish
(LPE)
|
Oddiy uskunalar talablari va arzon narxlardagi o'sish usullari. |
Epitaksial qatlamning sirt morfologiyasini nazorat qilish qiyin. Uskunalar bir vaqtning o'zida bir nechta gofretlarni epitaksiyalashtira olmaydi, bu esa ommaviy ishlab chiqarishni cheklaydi. |
|
Molekulyar nurning epitaksial o'sishi (MBE)
|
Turli SiC kristalli epitaksial qatlamlar past o'sish haroratida o'stirilishi mumkin |
Uskunaning vakuum talablari yuqori va qimmat. Epitaksial qatlamning sekin o'sish tezligi |
|
Kimyoviy bug'larning cho'kishi (CVD) |
Zavodlarda ommaviy ishlab chiqarishning eng muhim usuli. Qalin epitaksial qatlamlarni o'stirishda o'sish tezligini aniq nazorat qilish mumkin. |
SiC epitaksial qatlamlarida hali ham qurilma xususiyatlariga ta'sir qiluvchi turli nuqsonlar mavjud, shuning uchun SiC uchun epitaksial o'sish jarayoni doimiy ravishda optimallashtirilishi kerak.（TaCkerak, Semicera qarangTaC mahsuloti） |
|
Bug'lanish o'sishi usuli
|
SiC kristalini tortib olish bilan bir xil uskunadan foydalangan holda, jarayon kristall tortishdan biroz farq qiladi. Yetuk uskunalar, arzon narx |
SiC ning notekis bug'lanishi uning bug'lanishidan yuqori sifatli epitaksial qatlamlarni o'stirish uchun foydalanishni qiyinlashtiradi. |
ANJIR. 2. Epitaksial qatlamni asosiy tayyorlash usullarini solishtirish
2(b)-rasmda ko'rsatilganidek, ma'lum egilish burchagiga ega bo'lgan o'qdan tashqari {0001} substratda zinapoya yuzasining zichligi kattaroq va pog'ona yuzasining o'lchami kichikroq va kristall yadrolanishi oson emas. zinapoya yuzasida sodir bo'ladi, lekin ko'pincha qadamning birlashishi nuqtasida sodir bo'ladi. Bunday holda, faqat bitta yadroviy kalit mavjud. Shuning uchun epitaksial qatlam substratning stacking tartibini mukammal tarzda takrorlashi mumkin, shuning uchun ko'p turdagi birgalikda yashash muammosini bartaraf etadi.
ANJIR. 3. 4H-SiC bosqichli nazorat epitaksi usulining fizik jarayon diagrammasi
ANJIR. 4. 4H-SiC bosqichli boshqariladigan epitaksiya usuli bilan KVH o'sishi uchun muhim shartlar
ANJIR. 5. 4H-SiC epitaksida turli kremniy manbalari ostida o'sish sur'atlarini taqqoslash.
Hozirgi vaqtda kremniy karbid epitaksi texnologiyasi past va o'rta kuchlanishli ilovalarda (masalan, 1200 voltli qurilmalar) nisbatan etuk. Epitaksial qatlamning qalinligi bir xilligi, doping kontsentratsiyasining bir xilligi va nuqson taqsimoti nisbatan yaxshi darajaga yetishi mumkin, bu asosan o'rta va past kuchlanishli SBD (Schottky diode), MOS (metall oksidi yarimo'tkazgichli maydon effektli tranzistor), JBS () ehtiyojlarini qondirishi mumkin. ulanish diodi) va boshqa qurilmalar.
Biroq, yuqori bosim sohasida epitaksial gofretlar hali ham ko'p qiyinchiliklarni engib o'tishlari kerak. Misol uchun, 10 000 voltga chidamli bo'lishi kerak bo'lgan qurilmalar uchun epitaksial qatlamning qalinligi taxminan 100 mikron bo'lishi kerak. Past kuchlanishli qurilmalar bilan solishtirganda, epitaksial qatlamning qalinligi va doping kontsentratsiyasining bir xilligi, ayniqsa, doping kontsentratsiyasining bir xilligi juda farq qiladi. Shu bilan birga, epitaksial qatlamdagi uchburchak nuqsoni ham qurilmaning umumiy ish faoliyatini buzadi. Yuqori kuchlanishli ilovalarda qurilma turlari epitaksial qatlamda yuqori ozchilik umrini talab qiladigan bipolyar qurilmalardan foydalanishga moyildir, shuning uchun ozchilikning ishlash muddatini yaxshilash uchun jarayonni optimallashtirish kerak.
Hozirgi vaqtda mahalliy epitaksiya asosan 4 dyuym va 6 dyuymni tashkil etadi va katta o'lchamdagi silikon karbid epitaksisining ulushi yildan-yilga ortib bormoqda. Silikon karbid epitaksial varaqning o'lchami asosan silikon karbid substratining o'lchami bilan cheklangan. Hozirgi vaqtda 6 dyuymli silikon karbid substrati tijoratlashtirildi, shuning uchun silikon karbid epitaksial asta-sekin 4 dyuymdan 6 dyuymgacha o'tadi. Silikon karbid substrat tayyorlash texnologiyasini doimiy ravishda takomillashtirish va quvvatni kengaytirish bilan silikon karbid substratining narxi asta-sekin pasayib bormoqda. Epitaksial varaq narxining tarkibida substrat narxining 50% dan ortig'ini tashkil qiladi, shuning uchun substrat narxining pasayishi bilan silikon karbid epitaksial varaqning narxi ham pasayishi kutilmoqda.
Xabar vaqti: 2024 yil 03-iyun